一種氣流床氣化爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種氣流床氣化爐，所述氣化爐爐壁為圓筒形結(jié)構(gòu)，包括氣化爐內(nèi)筒和氣化爐外筒，所述氣化爐還包括設(shè)置在其爐壁上部的用于將經(jīng)反應(yīng)生成的合成氣體進行排出的合成氣出口，設(shè)置在該氣化爐上部供氫氣流經(jīng)的換熱管，設(shè)置在該氣化爐內(nèi)筒壁中部或下部的多個用于將反應(yīng)原料向上噴出的原料噴嘴，該原料噴嘴與原料輸送管相連接，用于將原料噴進氣化爐內(nèi)進行反應(yīng)。以通過下部的原料噴嘴不斷向上噴出原料，在上部進行換熱和排出合成氣體，解決氣化爐內(nèi)反應(yīng)不徹底、合成氣熱量利用率低的問題。
【專利說明】一種氣流床氣化爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及氣化裝置，尤其涉及一種氣流床氣化爐。

【背景技術(shù)】
[0002]氣流床氣化是一種高效潔凈煤氣化技術(shù)，在氣化爐內(nèi)，煤炭細粉粒經(jīng)特殊噴嘴進入反應(yīng)室，會在瞬間著火，熱解、燃燒及吸熱的氣化反應(yīng)幾乎是同時發(fā)生的。隨氣流的運動，未反應(yīng)完的氣化劑、熱解揮發(fā)物及燃燒產(chǎn)物裹夾著煤焦粒子高速運動，運動過程中同時進行著煤焦顆粒的氣化反應(yīng)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的氣流床氣化噴嘴都是設(shè)置在氣化爐的頂部或者中上部爐體的周圍，氣固原料向爐體下部或向爐體中間噴入，固體物料和氣體或液體物料因各自質(zhì)量的差異，在混合向下運動時受到重力作用的影響會導(dǎo)致反應(yīng)過程中部分固體或者液體物料向下直接落入焦渣區(qū)域，失去與氣體接觸進行反應(yīng)的機會，影響參與反應(yīng)的氣固原料混合均勻程度，進而影響反應(yīng)的徹底程度。
[0004]另外，現(xiàn)有的一種氣流床氣化爐反應(yīng)生成的高溫合成氣通常使用激冷水冷卻或者水浴冷卻，熱利用率低，同時導(dǎo)致合成氣含水量增加或者產(chǎn)生大量黑水，后續(xù)氣體處理需要額外增加合成氣干燥工藝或者增加黑水凈化處理工藝。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種氣流床氣化爐，實現(xiàn)使氣化爐內(nèi)部的氣化反應(yīng)更徹底，合成氣熱量利用率高。
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供的技術(shù)方案為:一種氣流床氣化爐，所述氣化爐爐壁為圓筒形結(jié)構(gòu)，包括氣化爐內(nèi)筒和氣化爐外筒，所述氣化爐還包括設(shè)置在其爐壁上部的用于將經(jīng)反應(yīng)生成的合成氣體進行排出的合成氣出口，設(shè)置在該氣化爐上部供氫氣流經(jīng)的換熱管，設(shè)置在該氣化爐內(nèi)筒壁中部或下部的多個用于將反應(yīng)原料向上噴出的原料噴嘴，該原料噴嘴與原料輸送管相連接，用于將原料噴進氣化爐內(nèi)進行反應(yīng)。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述原料噴嘴為氫氣噴嘴、氧氣噴嘴或者煤粉噴嘴，每個所述氫氣噴嘴、氧氣噴嘴和煤粉噴嘴兩兩之間的夾角為10°?60°。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述氫氣噴嘴和所述氧氣噴嘴以及所述煤粉噴嘴配合設(shè)置為一體式噴嘴。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，每種所述原料噴嘴的設(shè)置數(shù)量為兩個或者兩個以上，并且其在所述氣化爐內(nèi)筒壁上以周向均布形式設(shè)置。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，每種所述原料噴嘴的噴口入射方向與水平面具有0°?60°夾角。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述氣化爐內(nèi)筒的下部還設(shè)置有下部換熱管，所述下部換熱管和所述換熱管之間通過連接管路連接。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，換熱管與下部換熱管為盤管或豎管。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述連接管路設(shè)置在所述氣化爐外筒筒壁的外側(cè)或氣化爐內(nèi)筒筒壁和氣化爐外筒筒壁的中間。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述換熱管與氫氣噴嘴之間通過氫氣輸送管路相連通，所述氫氣輸送管路設(shè)置在所述氣化爐外筒筒壁的外側(cè)或氣化爐內(nèi)筒筒壁和氣化爐外筒筒壁的中間。
[0015]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述氣流床氣化爐還包括設(shè)置在所述氣化爐內(nèi)筒的中部或上部的擋板。
[0016]通過將本實用新型的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)進行對比，可知本實用新型提供的氣流床氣化爐通過將煤粉噴嘴和氣化劑噴嘴設(shè)置在氣化爐內(nèi)部的中下部位置處，將反應(yīng)的原料混合后從氣化爐的中部或下部同時向上噴出，以解決以往的氣化爐內(nèi)反應(yīng)原料混合不均勻的問題；并在上部設(shè)置換熱管與反應(yīng)生成的合成氣體在所述氣流床氣化爐的上部進行換熱，避免在下部換熱造成的半焦粘附在換熱管上或者管壁結(jié)垢后導(dǎo)致的換熱效率減低的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例提供的一種氣流床氣化爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]為便于對本實用新型實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本實用新型實施例的限定。
[0019]本實用新型實施例提供了一種氣流床氣化爐，包括氣化爐內(nèi)筒和氣化爐外筒，該氣化爐還包括用于排出經(jīng)反應(yīng)生成的合成氣體的合成氣出口，和可以供氫氣流經(jīng)的換熱管，在氣化爐內(nèi)筒的中部或者下部的筒壁上設(shè)置有分別和各原料輸送管相連接的多個原料噴嘴，用于將反應(yīng)原料不斷從氣化爐的下部噴入氣化爐內(nèi)部進行反應(yīng)，以解決以往在氣流床氣化爐內(nèi)的反應(yīng)不夠徹底的問題。
[0020]本實用新型實施例提供的氣流床氣化爐，其具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該氣流床氣化爐的爐壁為圓筒形結(jié)構(gòu)，整體由內(nèi)外兩部分結(jié)構(gòu)組成，包括氣化爐內(nèi)筒4和氣化爐外筒3，在氣化爐內(nèi)筒4和氣化爐外筒3中間還可以設(shè)置有保溫層，用于對內(nèi)部進行保溫，為反應(yīng)提供需要的溫度。在氣化爐上部設(shè)置有一合成氣出口 I，用于將經(jīng)氣化爐內(nèi)反應(yīng)生成的合成氣體從氣化爐的上部進行排出。具體的，該合成氣出口 I可以設(shè)置在氣化爐的頂部，也可以設(shè)置在氣化爐頂部或者其中上部周圍的爐壁上，在氣化爐內(nèi)反應(yīng)生成的合成氣體從氣化爐的頂部被排出，并且氣流床氣化爐的合成氣出口 I處還設(shè)置有出口閥門2，該出口閥門2用于控制合成氣體的向外排出和停止排出，當(dāng)然也可以不設(shè)置該出口閥門2，也可以將該合成氣出口通過連接管路與其他工藝設(shè)備連接，執(zhí)行下一道工序。
[0021]在氣化爐內(nèi)筒4筒壁上設(shè)置的多個原料噴嘴指的是多個氫氣噴嘴12、多個氧氣噴嘴11或者多個煤粉噴嘴10，其中，氫氣噴嘴12、氧氣噴嘴11和煤粉噴嘴10可以配合設(shè)置為圖1所示的一體式噴嘴13結(jié)構(gòu)，也可以分體單獨設(shè)置在氣流床氣化爐的內(nèi)筒4的內(nèi)壁上。以分體形式設(shè)置的多個煤粉噴嘴10、多個氧氣噴嘴11以及多個氫氣噴嘴12分別單獨設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4筒壁的中部或者下部，且優(yōu)選為將三種噴嘴在氣化爐內(nèi)筒4的筒壁上同一平面層設(shè)置，而且還可以將每種原料噴嘴以多層的混合噴嘴層的形式設(shè)置，即每層都配合設(shè)置不同種的原料噴嘴。
[0022]進一步地，每個一體式噴嘴13的數(shù)量設(shè)置至少兩個，并且優(yōu)選為將其以周向均布的形式設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4同一高度平面的內(nèi)壁上。同樣的，單獨設(shè)置的每種原料噴嘴(即煤粉噴嘴10、氧氣噴嘴11或者氫氣噴嘴12)也是每種原料噴嘴的數(shù)量至少為兩個，并且優(yōu)選將同一類型的每種原料噴嘴以周向均布的形式設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4同一高度平面的內(nèi)壁上。當(dāng)然，不同類型的原料噴嘴優(yōu)選為設(shè)置在同一平面內(nèi)，以使噴入氣化爐內(nèi)的原料可以混合均勻，反應(yīng)更充分。
[0023]進一步地，每個一體式噴嘴13的噴口入射方向或者單獨設(shè)置的每種原料噴嘴的噴口入射方向與水平面皆具有一夾角，該夾角優(yōu)選為0°?60°，并且每個不同的原料噴嘴兩兩之間的夾角為10°?60°。這樣設(shè)置噴嘴的角度便于噴嘴向上噴出物料，并且從噴嘴中噴到氣化爐中的原料可以混合的更均勻，當(dāng)固體物料因本身重力作用與上面的反應(yīng)氣體分離并向氣化爐底部落下時，底部連續(xù)噴出的反應(yīng)氣體會再次帶動它們再次向上運動，繼續(xù)進行混合后的氣化反應(yīng)，如此往復(fù)，物料混合更加均勻，煤粉能夠充分地進行燃燒，提高氣化爐內(nèi)的氣化反應(yīng)效率，使反應(yīng)更徹底。
[0024]上述煤粉噴嘴10和煤粉輸送管8相連接，煤粉輸送管8與煤粉源連接，用于將外部輸送的煤粉噴進氣化爐內(nèi)部；氧氣噴嘴11與氧氣輸送管9相連接，氧氣輸送管9與氧氣源連接，用于將外部輸送的氧氣噴進氣化爐內(nèi)部。同時氣化爐內(nèi)筒4的中部或者上部還設(shè)置有換熱管5，換熱管5在氣化爐的爐壁上形成有多個供氫氣進入的氫氣進口 17，以使換熱管5的進氣端與氫氣源連接，并且換熱管5的出氣端與氫氣噴嘴12之間通過氫氣輸送管路6連接，用于將外部輸送的氫氣噴進氣化爐，該換熱管的結(jié)構(gòu)可以為盤管或者豎管。該氫氣輸送管路6可以設(shè)置在所述氣化爐外筒3筒壁的外側(cè)或者設(shè)置在所述氣化爐內(nèi)筒4筒壁和氣化爐外筒3筒壁之間的保溫層里，并且這種將氫氣輸送管路6設(shè)置在中間的形式可以替代保溫層對氣化爐內(nèi)部起到保溫的作用。
[0025]這樣設(shè)置換熱管和噴嘴的方式使在氣化爐內(nèi)部生成的合成氣體可以在氣化爐的頂部或中上部進行換熱，這種換熱形式較之在底部換熱能夠避免半焦粘附在換熱管上或者管壁結(jié)垢后導(dǎo)致的換熱效率減低的問題。
[0026]進一步地，在氣化爐內(nèi)還設(shè)置有下部換熱管15，下部換熱管15的結(jié)構(gòu)也同樣可以為盤管或者豎管。下部換熱管15設(shè)置在氣化爐外筒3筒壁的下部區(qū)域，并且下部換熱管15一端和換熱管5之間通過連接管路16連接，另一端和氫氣源連接。該連接管路16同樣可以設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4的筒壁中，或者設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4和氣化爐外筒3之間的保溫層中，或者設(shè)置在氣化爐外筒3筒壁的外側(cè)。設(shè)置下部換熱管15后，該下部換熱管15與氫氣輸送管相連接，進一步將氫氣輸送到換熱管5中，從而再經(jīng)氫氣噴嘴12進行噴出，反應(yīng)生成的熱半焦即可在氣流床氣化爐的下部與下部換熱管15進行換熱，冷卻熱半焦的同時第一次預(yù)熱原料氫氣，同時節(jié)約了能源的損耗。
[0027]工作時，原料氫氣、氧氣以及煤粉通過各原料噴嘴被噴射到氣化爐內(nèi)進行氣化反應(yīng)，一定壓力下的常溫氫氣通過氣化爐爐壁上的氫氣進口 17進入到設(shè)置在氣化爐外筒3下部區(qū)域的下部換熱管15中，該氫氣與在氣化爐內(nèi)反應(yīng)后生成的熱半焦進行第一次換熱，在將下部換熱管15中的氫氣預(yù)熱的同時冷卻熱半焦；生成的合成氣體經(jīng)過換熱管5并向上部的合成氣出口 I處移動，預(yù)熱后的氫氣通過連接管路16進入到氣化爐的換熱管5中與合成氣體進行第二次換熱，冷卻合成氣體的同時進一步預(yù)熱氫氣，使氫氣達到較高溫度。
[0028]二次預(yù)熱后的氫氣從氣化爐內(nèi)筒4的氫氣出口出來后，進入設(shè)置在氫氣噴嘴12之前的氫氣輸送管路6,通過該段氫氣輸送管路6將氫氣輸送給氫氣噴嘴12,并由氫氣噴嘴12將氫氣噴入氣化爐內(nèi)，同時氧氣通過氧氣輸送管9被輸送到氧氣噴嘴11處，通過氧氣噴嘴11被噴入氣化爐內(nèi)，煤粉輸送管8也將煤粉輸送到煤粉噴嘴10，通過該煤粉噴嘴10將煤粉噴入氣化爐內(nèi)；采用一體式的原料噴嘴，則三種原料首先被噴進一體式原料噴嘴內(nèi)進行充分混合后，再進一步被噴入氣化爐中進行氣化反應(yīng)。在氣化爐中，氧氣(少量)完全燃燒將氫氣(過量)預(yù)熱到較高溫度的同時，高溫氫氣與煤粉發(fā)生氣化反應(yīng)，生成高溫合成氣體和熱的半焦。并且在反應(yīng)過程中噴嘴設(shè)置在氣化爐的下部區(qū)域中，向上噴入物料，氣體和固體或液體物料混合后進行反應(yīng)，當(dāng)固體或液體物料因本身重力作用與上面的反應(yīng)氣體分離并向氣化爐底部落下時，底部連續(xù)噴入的反應(yīng)氣體會再次帶動它們向上運動，繼續(xù)進行混合后的氣化反應(yīng)，如此往復(fù)，物料混合更加均勻，反應(yīng)更徹底。
[0029]反應(yīng)生成的熱半焦在重力作用下會向下落到焦匯集區(qū)14中，與下部換熱管15中輸送的氫氣進行熱交換，對該氫氣進行第一次預(yù)熱的同時冷卻反應(yīng)生成的熱半焦，進一步地，本實用新型中的氣流床氣化爐還設(shè)置有排焦口，冷卻后的熱半焦經(jīng)由排焦口 18排出。
[0030]合成氣體在移動到合成氣出口 I排出的過程中與換熱管5中輸送的氫氣進行第二次熱交換，避免在底部換熱可能導(dǎo)致的半焦粘附換熱管或管壁結(jié)垢，進而解決降低換熱效率的問題；同時合成氣則在抵達出口前與經(jīng)過第一次預(yù)熱后的氫氣再次換熱，在該合成氣體得到冷卻的同時也可以加熱原料氫氣，利用低溫的原料氣體冷卻高溫合成氣體的方式，能夠減少后續(xù)合成氣體處理中的水冷和干燥工藝以及黑水凈化處理工藝，工藝過程相對簡化。冷卻后的合成氣體由合成氣出口 I排出氣化爐,進入后續(xù)處理工序。
[0031]因合成氣出口 I設(shè)置在氣化爐的頂部或者頂部四周，在氣化爐內(nèi)經(jīng)反應(yīng)生成的高溫合成氣體會向上方的合成氣出口 I移動，并且氣流床氣化爐的中部或下部設(shè)置有擋板7，細小的飛灰在自身重力作用和擋板7的阻擋作用下向下降落，最終落入焦匯集區(qū)14，使得通過合成氣出口 I排出的合成氣體中的雜質(zhì)灰分含量減少，凈化合成氣，并可以減少后續(xù)凈化設(shè)備的負荷。
[0032]進一步地，還可以將氫氣噴嘴12、氧氣噴嘴11和煤粉噴嘴10相應(yīng)地配合并以一體式噴嘴13的形式設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4的中下部或底部的筒壁上，用于將煤粉、氫氣以及氧氣混合后同時噴出。一體式噴嘴13以氣化爐縱向中心軸線為中心，以偶數(shù)對且呈對稱形式設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒4筒壁的中下部或底部同一高度平面的筒壁上，該一體式噴嘴13的噴嘴出口方向與水平面具有一夾角，該夾角優(yōu)選為0°?60°，這樣設(shè)置一體式噴嘴13的角度便于向上噴出物料，同樣當(dāng)固體物料因本身重力作用與上面的反應(yīng)氣體分離并向氣化爐底部落下時，底部連續(xù)噴出的反應(yīng)氣體會再次帶動它們再次向上運動，繼續(xù)進行混合后的氣化反應(yīng)，如此往復(fù)，物料混合更加均勻，煤粉能夠充分地進行燃燒，提高氣化爐內(nèi)的氣化反應(yīng)效率，使反應(yīng)更徹底。
[0033]綜上，本實用新型實施例提供的氣流床氣化爐通過將原料噴嘴設(shè)置在氣化爐內(nèi)筒的中部或下部的位置處，還可以將氫氣噴嘴、煤粉噴嘴以及氧氣噴嘴設(shè)置為一體式噴嘴的形式，并且噴嘴向上傾斜一定角度設(shè)置，并在氣化爐的上部相應(yīng)地設(shè)置換熱管使生成的合成氣體與換熱管中的氫氣進行換熱處理，從而避免在底部換熱可能導(dǎo)致的半焦粘附在換熱管或管壁上結(jié)垢，進而降低換熱效率的問題；向上噴入物料的方式，使得物料混合更加均勻，反應(yīng)更徹底；并且利用低溫的原料氣體冷卻高溫的合成氣體，能夠減少后續(xù)合成氣體處理中的水冷和干燥工藝以及黑水凈化處理工藝，從而極大地簡化了工藝過程。
[0034]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述氣化爐爐壁為圓筒形結(jié)構(gòu)，包括氣化爐內(nèi)筒和氣化爐外筒，所述氣化爐還包括設(shè)置在其爐壁上部的用于將經(jīng)反應(yīng)生成的合成氣體進行排出的合成氣出口，設(shè)置在該氣化爐內(nèi)筒上部供氫氣流經(jīng)的換熱管，設(shè)置在該氣化爐內(nèi)筒壁中部或下部的多個用于將反應(yīng)原料向上噴出的原料噴嘴，該原料噴嘴與原料輸送管相連接，用于將原料噴進氣化爐內(nèi)進行反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述原料噴嘴為氫氣噴嘴、氧氣噴嘴或者煤粉噴嘴，每個所述氫氣噴嘴、氧氣噴嘴和煤粉噴嘴兩兩之間的夾角為10。?60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述氫氣噴嘴和所述氧氣噴嘴以及所述煤粉噴嘴配合設(shè)置為一體式噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:每種所述原料噴嘴的設(shè)置數(shù)量為兩個或者兩個以上，并且其在所述氣化爐內(nèi)筒壁上以周向均布形式設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:每種所述原料噴嘴的噴口入射方向與水平面具有O °?60°夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述氣化爐內(nèi)筒的下部還設(shè)置有下部換熱管，所述下部換熱管和所述換熱管之間通過連接管路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述換熱管與下部換熱管為盤管或豎管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述連接管路設(shè)置在所述氣化爐外筒筒壁的外側(cè)或氣化爐內(nèi)筒筒壁和氣化爐外筒筒壁的中間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述換熱管與氫氣噴嘴之間通過氫氣輸送管路相連通，所述氫氣輸送管路設(shè)置在所述氣化爐外筒筒壁的外側(cè)或氣化爐內(nèi)筒筒壁和氣化爐外筒筒壁的中間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣流床氣化爐，其特征在于:所述氣流床氣化爐還包括設(shè)置在所述氣化爐內(nèi)筒的中部或上部的擋板。
【文檔編號】C10J3/50GK203960148SQ201420329434
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】馬麗榮, 汪國慶, 方科學(xué), 周三 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司